TWI835800B - 可折式電子器件之保護技術 - Google Patents

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皮特斯 Ｃ Ｐ 包登
哈美德 法爾茲
文卡塔 Ｋ Ｐ 潘迪沙
喬瑞斯 Ｆ Ｊ 迪芮特
拉格胡 Ｋ 潘德亞拉
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Abstract

本案提供一種可折式薄膜裝置總成，其包含：一可撓性薄膜裝置，其具有小於50微米之一厚度。該薄膜裝置具有形成於一基體上之電活性層的一堆疊。一保護性無機罩蓋層封蓋電活性層之該堆疊，且一背側彈性層背襯該可撓性薄膜裝置。一前側透明彈性層覆蓋該可撓性薄膜裝置，且背側及前側可撓性層經設定尺寸以機械地形成該保護性無機層之一中性線。該彈性材料具有小於100 MPa小於100 MPa之一楊氏模量及大於100微米之厚度，其中一撓曲剛度等於或大於該薄膜裝置。

Description

可折式電子器件之保護技術
發明領域 本發明係關於彎曲半徑≤2 mm之可彎曲或可捲曲的可撓性薄膜裝置。
發明背景 諸如薄膜PV、有機光偵測器、OLED照明裝置及OLED顯示器之可撓性裝置係藉由呈堆疊之薄膜製造，該等薄膜通常對濕度敏感。因此，必須保護裝置免受環境影響。最敏感的裝置為OLED且需要所謂的超障壁，其中水蒸氣穿透率>10-6克/平方公尺/日。可達成此類障壁性質之薄膜材料為無機脆性薄膜，諸如氮化矽(SiN)或氧化鋁(AlOx)。由於此等層為脆性的，因此其在伸展時可破裂。破壞應變，亦即，破裂開始出現於層中之應變，對於此等障壁層通常>1%，且嚴重約束裝置之可撓性。塑膠箔片上之裝置的可撓性由撓曲剛度D判定，該撓曲剛度定義為
此處，h為基體之厚度，E為楊氏模量且v為泊松比。因此，可撓性取決於：
1. 堆疊中之個別層的厚度。層之撓曲剛度(彎曲勁度D)與厚度之三次冪(h3 )成比例。
2. 堆疊中之層的楊氏模量E。較高E值對應於較大勁度，亦即，撓曲剛度與楊氏模量成線性比例。
3. 堆疊中之關鍵脆性層的破壞應變，亦即，當外部障壁層具有較低破壞應變時，可執行較少彎曲。
對於可撓性基體，應變將由至「中性線(neutral line)」之距離判定，在中性線處，基體材料未經壓縮。取決於曲率，中性線上方之材料經壓縮且下方之材料經伸展。
應變可表達為基體材料相對於中性線之距離d1與基體之彎曲半徑的比率：應變==(d1+r)/r，參見圖1B。
基於此等因素，為了達成可折式薄膜裝置，亦即，可承受彎曲半徑≤2 mm之薄膜裝置，基體必須極薄。
具有低撓曲剛度之此等極薄裝置的問題為：當其未受到支撐時，處置變得愈來愈難。在獨立式基體中，在處置時易於形成錐形缺陷，特別係所謂的可展錐或d錐(d-cone)，其中存在高度局部應變(圖1C)。基體愈大，此等缺陷愈易於因處置而在箔片中之某處產生，如在處置一大張紙時易於經歷的。在此等部位處，由於局部彎曲半徑小，堆疊中之所有層傾向於遭受機械損壞，且在OLED之狀況下，裝置及障壁層破壞，此情形可導致黑點及短路。因此，在大且超薄的基體之情況下，基體接著將變得非常脆弱且尤其在彎曲時由於不均勻彎曲而變得非常脆弱。所謂的d錐將出現，其可在薄膜中引入嚴重的拉伸應力。本發明之目標中的一者為製造薄膜可折式裝置，其承受小彎曲半徑而不會由於處置而遭受d錐缺陷。
應注意，US20130041235展示一種薄膜裝置，其具有在頂部及底部上之PDMS層以提供柔軟彈性封裝，該彈性封裝提供生物相容性且為生物流體及周圍組織提供障壁。然而，彼案中所揭示之裝置具有離散無機半導體電路元件或電極之陣列，或無機半導體電路元件與電極之組合。此組態不同於基於超薄膜基體之顯示器或大面積裝置中之可撓性主動像素，對於彎曲半徑≤2 mm，該等超薄膜基體具有足夠的撓曲剛度。
發明概要 提供一種可折式薄膜裝置總成，其包含：一可撓性獨立式薄膜裝置，其具有小於100微米之一厚度。該薄膜裝置具有形成於一基體上之電活性層的一堆疊。一保護性無機罩蓋層封蓋該電活性層之該堆疊且一背側彈性層背襯該可撓性薄膜裝置。一前側透明彈性層覆蓋該可撓性薄膜裝置，該前側透明彈性層具有小於100 MPa之一楊氏模量及大於75微米之厚度，其中一撓曲剛度等於或大於該薄膜裝置。
在彎曲時，總堆疊之內側將展現壓縮應力且堆疊之外側將展現拉伸應力。舉例而言，在習知OLED裝置中，使用約125 µm之基體(例如，PEN)，其具有2.5×10-3 Nm (2.5.E-03 Nm)之撓曲剛度。新裝置具有100 µm之基體，使得撓曲剛度為3.5×10-5 Nm (5.5.E-05 Nm)，低2個數量級。
較佳實施例之詳細說明 圖1A說明可捲曲顯示器105中之薄膜裝置100。作為實例，可捲曲顯示器105具有例如呈棒或圓筒形式之外殼106；含有驅動電子器件且包括控制器或處理器，以及諸如電池之電源，其例如可連接至諸如行動電話之電子設備。其他可捲曲或可彎曲薄膜裝置可部分地形成於彎曲支撐件上，或可僅部分地以獨立式(未受支撐)裝置組態彎曲。在此實例中，該裝置為顯示裝置，但對於諸如電光裝置等之其他應用，該組態可同樣適用。圖1中之顯示螢幕103提供在展開位置中之大的顯示器(如所展示)，且在不使用時可捲曲至外殼106中，因此在不使用時提供小的外觀尺寸，且在展開以供使用時仍提供大的顯示器。薄膜裝置100包括一基體、多個像素及將該等像素連接至適當驅動器電路系統之多個電極—進一步例於後續圖中。在主動矩陣陣列顯示裝置之狀況下，該等像素可包括如通常已知之薄膜電晶體，其可具有有機半導體材料。該等像素具有電光顯示元件、諸如發光有機聚合物之有機半導體材料，或電泳材料。在曝露於諸如光、空氣或濕氣之外部環境因素時，此等有機材料及與有機半導體材料接觸之電極可降解，亦即，由此等材料製成之組件由於其曝露於此類因素而經歷非想要的化學反應。此等組件亦可為柔軟或可延展的，且由於磨損、處置或其他實體接觸或使用而經受損壞。
在圖1C中，作為實例，可藉由在具有直徑R之固定環中用中心尖端力F按壓薄膜元件10來可再生地形成「d錐」。在使用厚度例如低於8至10微米之極薄裝置時，防止形成d錐。堆疊內不經受應力之轉變點被稱作中性線。愈遠離中性線，則經受愈多應力。新裝置包含堆疊，該堆疊經機械最佳化使得無機罩蓋層接近中性線且藉此在彎曲時將經受低於其破壞應變之應變值。
此通常暗示中性線接近裝置層級，此係因為可在頂部及底部處使用類似薄膜障壁，在該狀況下，背側及前側可撓性層經設定尺寸，從而藉由控制可撓性層之厚度及楊氏模量範圍來機械地形成接近裝置及保護性無機層之中性線。
圖2展示例示性薄膜裝置總成100-1…100-4。薄膜裝置100可為由有機聚合物或另一合適之可撓性材料形成的可撓性基體。舉例而言，基體可由諸如PET、PEN、聚胺基甲酸酯、聚酯、聚碳酸酯或類似材料之可撓性聚合物材料製成。薄膜裝置100具有形成於基體101上之電活性層的堆疊110，及封蓋電活性層之堆疊的保護性無機罩蓋層120。
由於在製造諸如OLED顯示器或PV之薄膜封裝式可撓性裝置中所需的製程溫度，難以或不可能直接在彈性材料上處理此等裝置。因此，在具有構成性裝置層110及罩蓋層120之薄膜裝置100的處理完成之後，藉由固著、膠合或焊接來施加彈性層200及300。
裝置總成100-1展示例示性變型，其具有背襯可撓性薄膜裝置100之背側可撓性層200；及覆蓋可撓性薄膜裝置100之前側透明彈性層300。
背側彈性層200及前側彈性層300經設定尺寸以針對保護性無機層120機械地形成中性線N。此可例如藉由匹配層220、300之各別厚度來進行(參見總成100-3)，其中背側及覆蓋側具有相同材料且具有不同厚度。另外，吾人可藉由為背側210 (總成100-2)選擇不同材料或使用填充劑來利用構成性可撓性層之略微不同的撓曲剛度。在典型實例中，背側及覆蓋側具有可撓性，其中楊氏模量之範圍介於0.5 MPa與100 MPa之間，其為高度可壓縮的。
無機層120可為水蒸氣穿透率>10-6 克/平方公尺/日(小於10.E-06克/平方公尺/日)的罩蓋層。由於例如SiN或AlOx薄層之極脆特性，此層之典型破壞應變小於1%。亦即，在蒸氣穿透率高於1至3%之所指示應變臨限值時，層120可能無法保持完整性，使得薄膜裝置由於水進入電活性堆疊110中而變得有缺陷。
在一些裝置總成中，薄膜裝置100可為薄的使得裝置可在兩側上由罩蓋層121、122封蓋，且對於具有形成用於裝置100之中性線之可撓性前側層200及背側層300的總成100-2或100-4，在1%之應變容限內。
裝置總成100-4展示前側及/或背側可撓性層可由凹陷330之圖案覆蓋的另一態樣。凹陷可例如用以允許更多光射出薄膜裝置100。凹陷可呈像素化形式或較大圖案。一優點為：可撓性層320藉由僅具有可撓性條帶331形式或凹陷330之圖案來提供其限制薄膜裝置之應變曝露的功能。凹陷可由壓印或雷射切割提供。在一些實例中，可已藉由可僅充當額外柔軟保護層之條帶331或極深凹陷330形成足夠的撓曲剛度。
凹陷之此圖案取決於提供應變保護所需之整體撓曲剛度。凹陷331可相對較淺、極深或甚至形成通孔，其可有利於電氣連接。凹陷之間距大小可在極精細(例如，10微米)至粗略(例如，10 mm)之間變化。
替代地，為了提供具有小於50微米之厚度的可撓性薄膜裝置100，在層壓可撓性層200、300之前，可將至外部電子器件之電氣接點形成於裝置堆疊100中。舉例而言，外部電子器件連接可包覆於可撓性層200、300中。在另一情境中，薄膜裝置100大於彈性體，使得用於外部電子器件之接點位於層壓區外部且可形成接點。另一可能性為將彈性體結構化為具有通孔，使得可形成至裝置之電子連接。對電氣連接(最常位於主動裝置或陣列之周邊處)的偏好將為在彈性體之整個邊緣處移除彈性體，從而產生層壓層之結構化邊緣，其中接點位於移除區中。
a.在一個實例中，可在層壓至薄膜裝置100之前執行可撓性層之結構化。舉例而言，藉由在裝置部位或電氣接點部位或其兩者處對彈性體進行機械或雷射切割來產生孔。當將結構化之可撓性層層壓至薄膜裝置時，將結構與薄膜裝置100及其電氣接點對準。
b.在另一實例中，其中可在薄膜裝置之整個區域上執行層壓且之後較佳藉由雷射執行可撓性層之結構化，此係因為機械或熱製程可易於損壞底層電子器件。
i)可在兩步法中執行彈性體之層壓，首先在低溫下進行，其中裝置/基體與彈性體之間具有低黏著性。之後，可藉由雷射結構化彈性體，可移除冗餘彈性體且執行最終層壓步驟以達成剩餘彈性體之良好黏著。
ii)可在可撓性層之前側部分應在雷射結構化之後移除的部位處執行低黏附層之局部沈積。在此狀況下，彈性體可層壓於薄膜裝置100之整個區域上，且之後經雷射結構化並易於連同對薄膜裝置100具有弱黏著性之層(例如，形成於其上或其基體101上之接點)一起移除。
iii)較佳地，可撓性層為透明彈性體。在例如薄膜裝置100不透明之狀況下，當雷射能量被吸收於下方之層中時，可能難以進行雷射結構化。可將染料添加至彈性體層，該染料較佳具有在可見光範圍外之吸收，亦即，UV或(近)紅外線吸收且對雷射波長敏感。當對彈性體執行雷射結構化時，雷射光主要被吸收於彈性體中，且可執行結構化。
圖3A展示無彈性層之可撓性OLED或OLED薄膜裝置之封裝堆疊的實例。基體、OCP1層、OCP2層(用於平坦化之有機塗層)及頂塗層通常為堆疊中之機械主導層，其可判定總厚度及其整體機械性質。厚度d1至d4通常均>1 µm。薄膜裝置進一步包含通常為SiN之罩蓋層、背板及OLED層，其厚度通常均>>µm。因此，其機械貢獻最小。此處，基體厚度為d1。箔片上之底部障壁由堆疊SiN1/OCP1/SiN2組成。引入OCP層以解耦SiN層中之針孔且確保針孔至針孔擴散作為供水進入之主導機制及極佳障壁效能[Akkerman, van de Weijer, Organic Electronics, 2017]。在底部障壁之頂部上，處理裝置。之後，施加頂部封裝且其由SiN3/OCP2/SiN4組成。施加頂塗層以用於機械保護頂部SiN層。當論述可撓性或可折式裝置時，自機械觀點來看，可撓性或可折式裝置具有彎曲半徑>2 mm、接近裝置層級(介於SiN2與SiN3之間)之中性線為較佳的，此係因為在彼狀況下，電子部分(裝置)在彎曲時將不會展現太多機械應變。中性線之位置由個別層性質、楊氏模量[E]及厚度[d#]之組合判定。當在某一半徑上彎曲時，在該等層中經歷應變，其隨著距中性線之距離而增加。在彎曲時中性線之內側經受壓縮應力，外側經受拉伸應力。已知(脆性)SiN在破壞之前可經受~0.8%之拉伸應力。在彎曲時，外部SiN層(SiN1及SiN4，此等層中之至少1者，但可能兩者)將經歷大部分應變。因此，對於可折式裝置，堆疊經設計以使得距離x1 (中性線至SiN1)及x2 (中性線至SiN4)最小化以確保當在某一半徑上彎曲時，SiN1及/或SiN4中之應變位準保持低於破壞應變限值。較佳地，對於接近裝置層級之中性線，x1 ≈ d2且x2 ≈ d3。
堆疊之總厚度因此由d1+d2+d3+d4之總和判定。吾人將可能期望d1+d2≈d3+d4以確保中性線接近裝置層級，然而，因為楊氏模量在不同層之間可能變化很大，所以此並非必然的。高楊氏模量之薄基體在中性線之另一側上可由具有低得多之楊氏模量的厚頂塗層「補償」。
當在以上所呈現堆疊之頂部及/或底部處施加TPU或彈性體時，其楊氏模量相較於裝置堆疊中之其他層極低。彈性體之楊氏模量通常低於100 MPa，且對於以上層(基體/OCP/頂塗層)，楊氏模量>1 GPa。此暗示：為了具有機械效應，將施加厚的彈性體層。此亦暗示：當彈性體在與以上所呈現層相同之厚度範圍內時或當彈性體經施加於裝置之兩側上時，中性線位置之移位最小。在彼狀況下，關於彎曲穩定性、距離x1及/或x2之限制因素保持相同。然而，堆疊之總勁度可藉由厚彈性層增加，此係因為彎曲勁度(或撓曲剛度D)取決於厚度之三次冪(d3 )，而其與楊氏模量成線性比例。當彈性體之厚度增加時，由於增加之撓曲剛度≥~10-4 Nm或在彎曲時彈性體之外層所經受的增加之壓縮力(>2至3 N)，因此防止d錐缺陷。吾人在下文呈現極端狀況下之若干數字及其如何與楊氏模量及壓縮力相關。
圖3A中所描繪之堆疊呈現用於生產之可能的最薄可折式裝置。最薄裝置之起始點為具有厚度d1之基體。為了減小基體厚度，處理之難度，尤其係自硬質載體脫黏之難度增加。在難度增加之情況下，完美裝置之產率變低。因此，吾人估計，使用厚度>5 μm的聚醯亞胺層(用於OLED顯示器之基體的常見選擇)在可預見的未來為不現實的。最薄裝置之第二考慮因素為底部及頂部障壁中之OCP的功能性。OCP可平坦化存在於下方SiN層中之粒子，以確保OCP之兩側上的兩個SiN層中之針孔的完全解耦。粒子之大小及品質可由處理條件及環境判定，但為了高產率，OCP層可大於5 μm。可用10 μm OCP厚度達成良好結果，但小於5 μm，OCP之功能性可變得有問題。當d1設定為5 μm (且楊氏模量聚醯亞胺為~8 GPa)且d2設定為5 μm厚度時，具有實際楊氏模量範圍之最薄可能裝置將接著由d1=d2=d3=d4=5 μm組成，因此總厚度為20 μm。在實例中，當全部具有~8 GPa之楊氏模量時，此堆疊之撓曲剛度為D=7.5×10-6 Nm。在彎曲半徑為0.7 mm (對於中性線層級，半徑為0.7 mm)之情況下，SiN1及SiN4中之應變位準顯著低於SiN之破壞應變。當施加彈性體時，存在可選擇之楊氏模量的若干情形，產生不同最小厚度以達成約10-4 Nm之總撓曲剛度。吾人可選擇極低楊氏模量(0.5 MPa，實例PDMS)、中間楊氏模量(23 MPa，受測試TPU之楊氏模量)及較高楊氏模量(100 MPa)以找到限值：
為了藉由在上文所提及之堆疊1的兩側上施加彈性體來達成D≈10-4 Nm：
a. 對於楊氏模量100 MPa，厚度彈性體：100 μm，在~0.6 mm半徑(在中性線層級處，為0.7 mm)下之壓縮為17%，其對應於壓縮所需之~2.7 N力。
b. 對於楊氏模量23 MPa，厚度彈性體：160 μm，在~0.55 mm半徑(在中性線層級處，為0.7 mm)下之壓縮為26%，其對應於壓縮所需之~5.1 N力。
c. 對於楊氏模量0.5 MPa，在實際限值內，可能無法達成D≈10-4 Nm。在彈性體厚度為500 μm之情況下，D≈5.6×10-5 Nm。彈性體內部之彎曲半徑將接著為0.2 mm (在中性線層級處，為0.7 mm)且壓縮為70%，其對應於壓縮所需之~22 N力。
圖3B展示另一實例，其中基體厚度較大例如使得中性線移動至基體內之層級。此意謂x2大大增加且x2>>d3。此意謂在彎曲時，SiN4將展現大的應變，導致當裝置將在小彎曲半徑上彎曲時SiN4中之有限可耐受彎曲半徑及快速損壞。此可為可說明具有適合生產之厚度的薄膜裝置之上限的實例。
為了選擇可達成可折性(彎曲半徑>2 mm)之較厚堆疊，選擇例如具有略微較低楊氏模量之PEN基體的基體厚度d1，且可依據用於生產OLED顯示器之溫度穩定性來使用(儘管以有限方式)。舉例而言，可使用30 μm之厚度。在彼狀況下，可將OCP1及OCP2之厚度選擇為10 μm及將頂塗層之厚度選擇為60 μm。箔片上之封裝裝置可具有110 μm之總厚度。出於此目的，選擇OCP及頂塗層作為當前材料，其具有~1.1 GPa之楊氏模量。在此情形下，中性線可能不會準確地在裝置層級中間。因此，由SiN 1及SiN 4經歷之應變可能不相同。在2 mm之彎曲半徑下，具有最高應變之SiN層仍低於破壞應變。此堆疊之撓曲剛度已>10-4 Nm，亦即，D=3×10-4 Nm。因此，施加彈性層以將楊氏模量增加至高於10-4 並非必需的。然而，當吾人想要增加彎曲所需之力時，可在兩側上施加250 μm之23 MPa TPU層使得總厚度將為610 μm且D=8×10-4 Nm。在彎曲半徑為1.75 mm (在中性線層級處，半徑為2 mm)之情況下，由外部TPU經歷之壓縮將為約15%，其對應於壓縮所需之2.3 N力。
圖4a展示針對前側及背側彈性層(熱塑性聚胺基甲酸酯)所計算之應變曲線。對於較厚彈性層，該彈性層之前側界面將隨著厚度增加而經歷較大應變值(外部拉伸，內部壓縮)。
在厚度增加之彈性層及彎曲半徑固定之可折式OLED的情況下，關於可折式OLED，圖4b展示彈性層之背側彈性層隨著背側可撓性層之厚度增加的壓縮力曲線；在約1 mm之恆定彎曲半徑下。外部層之破壞應變位準保持不變，低於0.8%。
圖4c展示隨著層厚度增加，在前側及背側上由彈性層覆蓋之薄膜裝置的撓曲剛度之間的比較。對於各彈性層，在約125 μm之層厚度下，總堆疊之撓曲剛度為約10-4 Nm。在約彼厚度下，彈性層及裝置之撓曲剛度D亦實質上相等。
在圖4d中，相對於撓曲剛度(b)繪製由前側彈性層經受之壓縮力。可觀察到，高於10-4 Nm之撓曲剛度D，壓縮力隨著撓曲剛度D (在對數尺度上)大約線性地增加，且由彈性層之撓曲剛度主導。點線數字指示以微米為單位之對應層厚度—亦即，範圍為10至300微米，其中對於高於100至125微米之厚度，裝置表現為線性的。
彈性體為不遵守虎克定律(Hooke's law)之材料，變形與所施加負載不成正比。實例為TPU—已知為熱塑性聚胺基甲酸酯之材料。彈性體具有類似於黏彈性材料之性質。與用於技術工程中之習知材料相比，彈性體之變形機制變化很大。彈性體之泊松比通常為0.5且如同液體般表現。因此，在變形之狀況下，彈性材料之初始表現為幾乎無應力—而在進一步變形條件中，彈性材料之內應力累積，直至其平衡施加於基體上之變形力的點。以此方式，其防止基體進一步變形，其中彎曲半徑容限小於例如判定為安全值之2 mm的給定值，對於該安全值，脆性有機層之應變仍可接受以維持層之完整性，低於破壞應變。合適選擇之彈性層與具有極低破壞應變(亦即，極脆)之無機層的組合使此等層在使用應用中對於處置及變形為穩固的，在該等應用中，基體區域可足夠大(例如，直徑大於10 cm或直徑甚至大於20或40 cm)，其中由於基體上之變形在彎曲半徑將低於例如2 mm或大於2 mm或小於2 mm (此取決於破壞應變)之半徑容限的點中的傳播，可出現d錐。
對於高於125 μm之層厚度，總撓曲剛度(D)由彈性層主導，該層厚度同時對應於超過則壓縮力在對數尺度上隨D線性地增加(亦即，相對緩慢增加)的厚度。低於此值，壓縮力更快速地增加。已發現，對於高於100 μm之TPU厚度，在很大程度上防止了在此堆疊中形成d錐。雖然仍有可能因兩側上之100 μm彈性層而強制性地形成d錐，但實質上防止了d錐之自發性形成，此係因為在實際使用中，提供產生d錐效應之較小彎曲半徑的必需力為不現實的。在此範圍中，對於此等TPU厚度，總堆疊之撓曲剛度的範圍介於0.5至50×10-4 Nm。
可推測，壓縮力增加至高於2至3 N防止形成自發性d錐；結合撓曲剛度≥~10-4 Nm。舉一些實例，標準的家用Al箔片為16 µm厚且具有約70 GPa之楊氏模量。其撓曲剛度為2.7×10-5 Nm且其易於褶皺，亦即，在處置時形成d錐。對於如PI (E=8 GPa)及PEN (E=5.8 GPa)之塑膠基體，用於10-4 Nm之撓曲剛度的厚度接近50 µm。此亦為此等箔片更易於處置之厚度。基體大小可在10至15 cm×3至15 cm之範圍內。
假定當需要大於幾牛頓來產生彎曲半徑小於最小彎曲半徑之局部彎曲點時，局部d錐之自發性形成不會發生，而替代地在較大區域上散佈至更大彎曲半徑。以上關於處置之實例皆係針對具有高於1 GPa之楊氏模量的材料。對於較易於在平面內變形之較佳的較軟可撓性材料，例如具有楊氏模量(E>>100 MPa)之TPU或PDMS，低撓曲剛度不會導致非常局部之d錐及急劇變形。
舉例而言，對於商標名為platilon之具有楊氏模組(E=23 MPa)的250 µm TPU層，當設置於OLED薄膜裝置上時，撓曲剛度為D=3.3×10-5 Nm。
因此，在施加至可折式薄膜裝置之保護性彈性體的可撓性層之實際應用中，彈性體之楊氏模量可在0.5至100 MPa之範圍內變化且厚度在75至500 μm之範圍內。對於低於75 µm之厚度，TPU上之壓縮力可能過低使得仍出現自發性局部d錐。對於高於500 μm之厚度，總堆疊之可撓性將受TPU限制。此適用於楊氏模量顯著低於基體且撓曲剛度等於或大於基體之撓曲剛度的極軟材料之可撓性彈性層。
說明書及圖式將以例示性方式來考慮且並不意欲限制後附申請專利範圍之範疇。
在解釋所附申請專利範圍時，應理解： a)詞「包含」並不排除不同於給定技術方案中所列舉之彼等元件或動作的其他元件或動作的存在； b)在元件之前的詞「一(a/an)」並不排除多個此類元件之存在； c)申請專利範圍中之任何參考符號並不限制其範疇； d)除非另外特定地陳述，否則所揭示裝置或其部分中之任一者可組合在一起或分成其他部分；及 e)除非特定地指示，否則不欲要求動作之特定序列。
10:薄膜元件 100:獨立式可撓性薄膜裝置/裝置堆疊 101:基體 100-1、100-2、100-3、100-4:薄膜裝置總成 103:顯示螢幕 105:可捲曲顯示器 106:外殼 110:電活性層之堆疊/裝置層 120:保護性無機罩蓋層 121、122:罩蓋層 200:背側彈性層/背側可撓性層 210:背側 220:層 300:前側透明彈性層/可撓性層 320:可撓性層 330:凹陷 331:可撓性條帶 d1:基體厚度 d2、d3、d4:厚度 F:中心尖端力 N:中性線 r:彎曲半徑 R:直徑 x1、x2:距離
本發明之此等及其他態樣將自下文中所描述之實施例顯而易見且參考下文中所描述之實施例進行闡明。 在圖式中： 圖1 (A，B，C)展示可撓性或可捲曲顯示螢幕； 圖2展示例示性堆疊； 圖3 (A，B)展示新裝置總成之應變及撓曲剛度的例示性圖表； 圖4A展示針對前側及背側彈性層所計算之應變曲線； 圖4B展示背側可撓性層之壓縮力曲線； 圖4C展示在前側及背側上由彈性層覆蓋之薄膜裝置的撓曲剛度之間的比較； 圖4D展示相對於撓曲剛度繪製之由前側彈性層經受的壓縮力。 在諸圖中，類似元件符號通常指類似部分。諸圖未按比例繪製。
100:獨立式可撓性薄膜裝置/裝置堆疊
101:基體
100-1、100-2、100-3、100-4:薄膜裝置總成
110:電活性層之堆疊/裝置層
120:保護性無機罩蓋層
121、122:罩蓋層
200:背側彈性層/背側可撓性層
210:背側
220:層
300:前側透明彈性層/可撓性層
320:可撓性層
330:凹陷
331:可撓性條帶
N:中性線

Claims (8)

  1. 一種可折式薄膜裝置總成，其包含：一獨立式可撓性薄膜裝置，其具有小於100微米之一厚度；該薄膜裝置具有形成於一基體上之電活性層的一堆疊；以及一或多個保護性無機罩蓋層；一背側彈性層，其背襯該可撓性薄膜裝置；以及一前側透明彈性層，其覆蓋該可撓性薄膜裝置；其中該背側彈性層及該前側透明彈性層由具有0.5至100MPa之範圍內之一楊氏模量及大於75微米之厚度的一彈性材料形成，且各自具有等於或大於該薄膜裝置之一撓曲剛度，且其中該背側彈性層及該前側透明彈性層形成具有一中性線之一層堆疊，該中性線用於該一或多個保護性無機罩蓋層，以便在摺疊時，維持該一或多個保護性無機罩蓋層之應變低於破壞應變，且其中該撓曲剛度定義為
    Figure 108118436-A0305-02-0021-1
     此處，h為基體之厚度，E為楊氏模量且v為泊松比(Poisson ratio)。
  2. 如請求項1之可折式薄膜裝置總成，其中該保護性無機罩蓋層具有<10-6克/平方公尺/日之水蒸氣穿透率及小於1%之破壞應變。
  3. 如請求項1之可折式薄膜裝置總成，其中該背側彈性層及該前側透明彈性層具有相同材料且具有不 同厚度。
  4. 如請求項1之可折式薄膜裝置總成，其中前側具有凹陷之一圖案。
  5. 如請求項1之可折式薄膜裝置總成，其中該前側透明彈性層具有帶通孔之柵格線的一圖案。
  6. 如請求項1之可折式薄膜裝置總成，其中該前側透明彈性層或該背側彈性層具備用於提供與該薄膜裝置之電氣互連的一或多個通孔。
  7. 如請求項1之可折式薄膜裝置總成，其中該背側彈性層及該前側透明彈性層具有小於500微米之一厚度。
  8. 如請求項1之薄膜裝置總成，其中該薄膜為一可捲曲顯示螢幕。
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